A atmosfera envolvente Terra, exerce pressão na superfície da terra e em todos os objetos acima do solo. Em uma atmosfera em repouso, a pressão em qualquer ponto é igual ao peso da coluna de ar sobrejacente que se estende até a periferia externa da atmosfera e tem uma seção transversal de 1 cm2.
pressão atmosférica medida pela primeira vez por um cientista italiano Evangelista Torricelli em 1644. O dispositivo é um tubo em forma de U com cerca de 1 m de comprimento, selado em uma das extremidades e preenchido com mercúrio. Como não há ar na parte superior do tubo, a pressão do mercúrio no tubo é criada apenas pelo peso da coluna de mercúrio no tubo. Assim, a pressão atmosférica é igual à pressão da coluna de mercúrio no tubo e a altura dessa coluna depende da pressão atmosférica do ar circundante: quanto maior a pressão atmosférica, maior a coluna de mercúrio no tubo e, portanto, a altura desta coluna pode ser usada para medir a pressão atmosférica.
A pressão atmosférica normal (ao nível do mar) é de 760 mm coluna de mercúrio(mm Hg) a 0°C. Se a pressão da atmosfera, por exemplo, 780 mm Hg. Art., isto significa que o ar produz a mesma pressão que uma coluna vertical de mercúrio de 780 mm de altura.
Observando dia após dia a altura da coluna de mercúrio no tubo, Torricelli descobriu que essa altura muda, e as mudanças na pressão atmosférica estão de alguma forma relacionadas com as mudanças no clima. Anexando uma escala vertical ao lado do tubo, Torricelli recebeu um dispositivo simples para medir a pressão atmosférica - um barômetro. Mais tarde, começaram a medir a pressão usando um barômetro aneróide ("sem líquido"), que não usa mercúrio, e a pressão é medida usando uma mola de metal. Na prática, antes de fazer as leituras, é necessário bater levemente com o dedo no vidro do instrumento para vencer o atrito na alavanca.
Feito com base no tubo Torricelli barômetro de copo de estação, que é o principal instrumento para medir a pressão atmosférica em estações meteorológicas atualmente. Consiste em um tubo barométrico de cerca de 8 mm de diâmetro e cerca de 80 cm de comprimento, abaixado com sua extremidade livre em um copo barométrico. Todo o tubo barométrico é encerrado em uma moldura de latão, na parte superior da qual é feito um corte vertical para observar o menisco da coluna de mercúrio.
Na mesma pressão atmosférica, a altura da coluna de mercúrio depende da temperatura e da aceleração da queda livre, que varia um pouco dependendo da latitude e da altura acima do nível do mar. Para eliminar a dependência da altura da coluna de mercúrio no barômetro desses parâmetros, a altura medida é levada a uma temperatura de 0 ° C e a aceleração da queda livre ao nível do mar a uma latitude de 45 ° e, introduzindo uma correção instrumental, a pressão da estação é obtida.
De acordo com o sistema internacional de unidades (sistema SI), a unidade principal para medir a pressão atmosférica é o hectopascal (hPa), no entanto, ao serviço de várias organizações é permitido o uso das unidades antigas: milibar (mb) e milímetro de mercúrio (mm Hg).
1 mb = 1 hPa; 1 mmHg = 1,333224 hPa
A distribuição espacial da pressão atmosférica é chamada campo barico. O campo bário pode ser visualizado por meio de superfícies, em todos os pontos em que a pressão é a mesma. Essas superfícies são chamadas de isobáricas. Para obter uma representação visual da distribuição de pressão na superfície terrestre, mapas isóbaros são construídos ao nível do mar. Para isso em mapa geográfico pressão atmosférica é aplicada, medida em estações meteorológicas e reduzida ao nível do mar. Em seguida, os pontos com a mesma pressão são conectados por linhas curvas suaves. Regiões de isóbaras fechadas com pressão alta no centro são chamados máximos báricos ou anticiclones, e áreas de isóbaras fechadas com pressão reduzida no centro são chamados de baixos báricos ou ciclones.
A pressão atmosférica em todos os pontos da superfície da Terra não permanece constante. Às vezes, a pressão muda com o tempo muito rapidamente, às vezes permanece quase inalterada por um longo período de tempo. No curso diurno da pressão, dois máximos e dois mínimos são encontrados. Os máximos são observados por volta das 10:00 e 22:00, hora local, os mínimos são por volta das 4:00 e 16:00. curso anual A pressão é altamente dependente das condições físicas e geográficas. Nos continentes, esse movimento é mais perceptível do que nos oceanos.
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Está chovendo lá fora hoje. Após a chuva, a temperatura do ar diminuiu, a umidade aumentou e a pressão atmosférica diminuiu. A pressão atmosférica é um dos principais fatores que determinam o estado do tempo e do clima, por isso o conhecimento da pressão atmosférica é essencial na previsão do tempo. grande valor prático tem a capacidade de medir a pressão atmosférica. E pode ser medido com barômetros especiais. Nos barômetros líquidos, conforme o clima muda, a coluna líquida sobe ou desce.
O conhecimento da pressão atmosférica é essencial na medicina, na processos tecnológicos, a vida humana e todos os organismos vivos. Existe uma relação direta entre as mudanças na pressão atmosférica e as mudanças climáticas. Um aumento ou diminuição da pressão atmosférica pode ser um sinal de mudanças climáticas e afetar o bem-estar de uma pessoa.
Descrição de três fenômenos físicos inter-relacionados de Vida cotidiana:
A relevância do tema escolhido reside no fato de que em todos os momentos as pessoas, graças às suas observações do comportamento dos animais, podem prever mudanças climáticas, desastres naturais, para evitar baixas humanas.
A influência da pressão atmosférica em nosso corpo é inevitável, mudanças repentinas na pressão atmosférica afetam o bem-estar de uma pessoa, especialmente as pessoas que dependem do clima sofrem. Claro, não podemos reduzir o impacto da pressão atmosférica na saúde humana, mas podemos ajudar nosso próprio corpo. Organizar corretamente o seu dia, distribuir o tempo entre trabalho e descanso pode ajudar na capacidade de medir a pressão atmosférica, conhecimento sinais folclóricos, o uso de eletrodomésticos caseiros.
Objetivo: descobrir o papel que a pressão atmosférica desempenha na vida diária de uma pessoa.
Tarefas:
Área de estudo: pressão atmosférica
Hipótese: a pressão atmosférica tem importância para uma pessoa .
Significado do trabalho: o material deste trabalho pode ser utilizado em sala de aula e em atividades extracurriculares, na vida dos meus colegas, alunos da nossa escola, todos amantes dos estudos da natureza.
I. Parte teórica (coleta de informações):
II. Parte prática:
III. parte final:
Vivemos no fundo de um vasto oceano de ar chamado atmosfera. Todas as mudanças que ocorrem na atmosfera certamente afetarão uma pessoa, sua saúde, modos de vida, porque. o homem é parte integrante da natureza. Cada um dos fatores que determinam o clima: pressão atmosférica, temperatura, umidade, teor de ozônio e oxigênio no ar, radioatividade, tempestades magnéticas etc. tem um efeito direto ou indireto no bem-estar e na saúde de uma pessoa. Vamos dar uma olhada na pressão atmosférica.
pressão atmosférica- esta é a pressão da atmosfera em todos os objetos nela e na superfície da Terra.
Em 1640, o grão-duque da Toscana decidiu fazer uma fonte no terraço de seu palácio e mandou trazer água de um lago próximo por meio de uma bomba de sucção. Os artesãos florentinos convidados disseram que isso não era possível porque a água tinha que ser sugada por mais de 32 pés (mais de 10 metros). E por que a água não é absorvida a tal altura, eles não sabiam explicar. O Duque pediu ao grande cientista da Itália para entender Galileu Galilei. Embora o cientista já estivesse velho e doente e não pudesse fazer experimentos, ele sugeriu que a solução para o problema está em determinar o peso do ar e sua pressão na superfície da água do lago. O aluno de Galileu, Evangelista Torricelli, assumiu a tarefa de resolver essa questão. Para testar a hipótese de seu professor, ele conduziu seu famoso experimento. Um tubo de vidro de 1 m de comprimento, fechado em uma das extremidades, estava completamente cheio de mercúrio e, fechando bem a extremidade aberta do tubo, ele o virou com esta extremidade em um copo com mercúrio. Parte do mercúrio saiu do tubo, parte permaneceu. Um espaço sem ar se formou acima do mercúrio. A atmosfera pressiona o mercúrio no copo, o mercúrio no tubo também pressiona o mercúrio no copo, uma vez que o equilíbrio foi estabelecido, essas pressões são iguais. Calcular a pressão do mercúrio em um tubo significa calcular a pressão da atmosfera. Se a pressão atmosférica aumenta ou diminui, a coluna de mercúrio no tubo aumenta ou diminui de acordo. Foi assim que surgiu a unidade de medida da pressão atmosférica - mm. rt. Arte. - milímetro de mercúrio. Observando o nível de mercúrio no tubo, Torricelli percebeu que o nível muda, o que significa que não é constante e depende das mudanças no clima. Se a pressão aumentar, o tempo estará bom: frio no inverno, calor no verão. Se a pressão cair drasticamente, isso significa que as nuvens devem aparecer e o ar está saturado de umidade. O tubo de Torricelli com uma régua acoplada é o primeiro instrumento para medir a pressão atmosférica - um barômetro de mercúrio. (Anexo 1)
Criou barômetros e outros cientistas: Robert Hooke, Robert Boyle, Emile Marriott. Os barômetros de água foram projetados pelo cientista francês Blaise Pascal e pelo burgomestre alemão da cidade de Magdeburg Otto von Guericke. A altura de tal barômetro era de mais de 10 metros.
Diferentes unidades são usadas para medir a pressão: mm de mercúrio, atmosferas físicas, no sistema SI - Pascal.
No romance de Júlio Verne, O capitão de quinze anos, a descrição de como entender as leituras de um barômetro me interessou.
“O capitão Gul, um bom meteorologista, ensinou-o a ler o barômetro. Descreveremos brevemente como usar este maravilhoso dispositivo.
- Quando, após um longo período de bom tempo, o barômetro começa a cair acentuada e continuamente, este sinal certo chuva. No entanto, se bom tempo ficou muito tempo parado, então a coluna de mercúrio pode cair por dois ou três dias, e só depois disso haverá mudanças perceptíveis na atmosfera. Nesses casos, quanto mais tempo passar entre o início da queda da coluna de mercúrio e o início das chuvas, mais ela resistirá tempo chuvoso.
- Por outro lado, se durante um longo período de chuvas o barômetro começar a subir lenta mas constantemente, o bom tempo pode ser previsto com certeza. E o bom tempo durará tanto mais quanto mais tempo se passar entre o início da ascensão da coluna de mercúrio e o primeiro dia claro.
- Em ambos os casos, a mudança climática que ocorreu imediatamente após a subida ou descida da coluna de mercúrio é mantida por um tempo muito curto.
- Se o barômetro subir lenta mas constantemente por dois ou três dias ou mais, isso indica bom tempo, mesmo que todos esses dias chova sem parar e vice-versa. Mas se o barômetro subir lentamente em dias chuvosos, e com o início do bom tempo começa imediatamente a cair, o bom tempo não vai durar muito e vice-versa
- Na primavera e no outono, uma queda acentuada no barômetro indica tempo ventoso. No verão, em calor extremo, prevê uma tempestade. No inverno, especialmente após geadas prolongadas, uma queda rápida na coluna de mercúrio indica uma próxima mudança na direção do vento, acompanhada de degelo e chuva. Pelo contrário, um aumento na coluna de mercúrio durante geadas prolongadas prenuncia a queda de neve.
- Flutuações freqüentes no nível da coluna de mercúrio, subindo ou descendo, não devem ser consideradas como um sinal de uma longa aproximação; período de tempo seco ou chuvoso. Apenas uma queda ou elevação gradual e lenta na coluna de mercúrio anuncia o início de um longo período de tempo estável.
- Quando no final do outono, após um longo período de ventos e chuvas, o barômetro começa a subir, isso pressagia Vento Norte no início da geada.
Aqui estão as conclusões gerais que podem ser tiradas das leituras deste valioso instrumento. Dick Sand era muito bom em entender as previsões do barômetro e muitas vezes se convenceu de como elas estavam corretas. Todos os dias ele consultava seu barômetro para não ser pego de surpresa pela mudança do tempo.
Fiz observações das mudanças climáticas e da pressão atmosférica. E eu estava convencido de que essa dependência existe.
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Para fins científicos e cotidianos, você precisa ser capaz de medir a pressão atmosférica. Para isso, existem dispositivos especiais - barômetros. A pressão atmosférica normal é a pressão ao nível do mar a 15°C. É igual a 760 mm Hg. Arte. Sabemos que com uma mudança de altitude de 12 metros, a pressão atmosférica muda em 1 mm Hg. Arte. Além disso, com o aumento da altitude, a pressão atmosférica diminui e, com a diminuição, aumenta.
O barômetro moderno é feito sem líquido. É chamado de barômetro aneróide. Os barômetros de metal são menos precisos, mas não tão volumosos e frágeis.
é um instrumento muito sensível. Por exemplo, subindo ao último andar de um prédio de nove andares, devido à diferença de pressão atmosférica em diferentes alturas, encontraremos uma diminuição da pressão atmosférica em 2-3 mm Hg. Arte.
Um barômetro pode ser usado para determinar a altitude de uma aeronave. Tal barômetro é chamado de altímetro barométrico ou altímetro. A ideia do experimento de Pascal formou a base para o projeto do altímetro. Ele determina a altura do aumento acima do nível do mar a partir de mudanças na pressão atmosférica.
Ao observar o clima na meteorologia, se for necessário registrar as flutuações da pressão atmosférica em um determinado período de tempo, eles usam um dispositivo de gravação - barógrafo.
(Vidro de Tempestade) (Vidro de Tempestade, Inferior. tempestade- "tempestade" e vidro- “vidro”) é um barômetro químico ou cristalino, constituído por um frasco ou ampola de vidro preenchido com uma solução alcoólica na qual se dissolvem cânfora, amônia e nitrato de potássio em determinadas proporções.
Este barômetro químico foi usado ativamente durante suas viagens marítimas pelo hidrógrafo e meteorologista inglês, vice-almirante Robert Fitzroy, que descreveu cuidadosamente o comportamento do barômetro, essa descrição ainda é usada. Portanto, o stormglass também é chamado de "Barômetro de Fitzroy". Em 1831-36, Fitzroy liderou uma expedição oceanográfica a bordo do Beagle, que incluiu Charles Darwin.
O barômetro funciona da seguinte maneira. O frasco é hermeticamente fechado, mas, mesmo assim, nele ocorre constantemente o nascimento e o desaparecimento de cristais. Dependendo das próximas mudanças climáticas, cristais se formam no líquido várias formas. Stormglass é tão sensível que pode prever uma mudança repentina no clima com 10 minutos de antecedência. O princípio de funcionamento ainda não foi totalmente explicação científica. O barômetro funciona melhor perto de uma janela, principalmente em casas de concreto armado, provavelmente neste caso o barômetro não é tão blindado.
Baroscópio- um dispositivo para monitorar mudanças na pressão atmosférica. Você pode fazer um baroscópio com suas próprias mãos. O seguinte equipamento é necessário para fazer um baroscópio: Jarra de vidro de 0,5 litro.
Quando a pressão atmosférica muda nos barômetros líquidos, a altura da coluna líquida (água ou mercúrio) muda: quando a pressão diminui, ela diminui e, quando aumenta, aumenta. Isso significa que há uma dependência da altura da coluna de líquido com a pressão atmosférica. Mas o próprio líquido pressiona o fundo e as paredes do vaso.
O cientista francês B. Pascal em meados do século XVII século estabeleceu empiricamente uma lei chamada lei de Pascal:
A pressão em um líquido ou gás é transmitida igualmente em todas as direções e não depende da orientação da área em que atua.
Para ilustrar a lei de Pascal, a figura mostra um pequeno prisma retangular imerso em um líquido. Se assumirmos que a densidade do material do prisma é igual à densidade do líquido, então o prisma deve estar em um estado de equilíbrio indiferente no líquido. Isso significa que as forças de pressão que atuam nas bordas do prisma devem ser equilibradas. Isso acontecerá apenas se as pressões, ou seja, as forças que atuam por unidade de área da superfície de cada face, forem as mesmas: p 1 = p 2 = p 3 = p.
A pressão do líquido no fundo ou nas paredes laterais do vaso depende da altura da coluna de líquido. Força de pressão no fundo de um vaso cilíndrico de altura h e área de base S igual ao peso da coluna de líquido mg, Onde m = ρ ghSé a massa do líquido no recipiente, ρ é a densidade do líquido. Daí p = ρ ghS / S
A mesma pressão em profundidade h de acordo com a lei de Pascal, o líquido exerce também nas paredes laterais do vaso. Pressão da coluna de líquido ρ gh chamado pressão hidrostática.
Em muitos aparelhos que encontramos na vida, são utilizadas as leis da pressão do líquido e do gás: vasos comunicantes, encanamentos, prensa hidráulica, comportas, chafarizes, poços artesianos, etc.
A pressão atmosférica é medida para ser mais provável prever uma possível mudança no clima. Existe uma relação direta entre mudanças de pressão e mudanças climáticas. Um aumento ou diminuição da pressão atmosférica pode, com alguma probabilidade, ser um sinal de mudança no clima. Você precisa saber: se a pressão cair, espera-se tempo nublado e chuvoso, se subir - tempo seco, com uma onda de frio no inverno. Se a pressão cair muito acentuadamente, é possível que haja mau tempo grave: uma tempestade, uma forte tempestade ou uma tempestade.
Mesmo nos tempos antigos, os médicos escreviam sobre o efeito do clima no corpo humano. Na medicina tibetana há uma menção: "a dor nas articulações aumenta na época das chuvas e durante os períodos de ventos fortes". O famoso alquimista, o médico Paracelsus observou: "Aquele que estudou ventos, raios e clima conhece a origem das doenças."
Para que uma pessoa se sinta confortável, a pressão atmosférica deve ser igual a 760 mm. rt. Arte. Se a pressão atmosférica se desvia, mesmo em 10 mm, em uma direção ou outra, uma pessoa se sente desconfortável e isso pode afetar seu estado de saúde. Fenômenos adversos são observados durante mudanças na pressão atmosférica - aumento (compressão) e principalmente sua diminuição (descompressão) ao normal. Quanto mais lenta for a mudança de pressão, melhor e sem consequências adversas o corpo humano se adapta a ela.
A pressão atmosférica é a força com que o ar ao nosso redor pressiona superfície da Terra. A primeira pessoa a medi-lo foi Evangelista Torricelli, aluno de Galileu Galilei. Em 1643, junto com seu colega Vincenzo Viviani, realizou um experimento simples.
Como ele poderia determinar a pressão atmosférica? Tomando um tubo medidor, selado em uma das extremidades, Torricelli derramou mercúrio nele, fechou o buraco com o dedo e, virando-o, baixou-o em uma tigela também cheia de mercúrio. Ao mesmo tempo, parte do mercúrio saiu do tubo. A coluna de mercúrio parou em 760 mm. do nível da superfície de mercúrio na tigela.
Curiosamente, o resultado do experimento não dependia do diâmetro, da inclinação ou mesmo do formato do tubo - o mercúrio sempre parava no mesmo nível. No entanto, se o clima mudasse repentinamente (e a pressão atmosférica caísse ou aumentasse), a coluna de mercúrio caía ou subia alguns milímetros.
Desde então, a pressão atmosférica foi medida em milímetros de mercúrio e a pressão é de 760 mm. rt. Arte. considerado igual a 1 atmosfera e chamado pressão normal. Assim foi criado o primeiro barômetro - um aparelho para medir a pressão atmosférica.
O mercúrio não é o único líquido que pode ser usado para medir a pressão atmosférica. Muitos cientistas em tempo diferente barômetros de água foram construídos, mas como a água é muito mais leve que o mercúrio, seus tubos atingiam uma altura de até 10 m Além disso, a água já se transformava em gelo a 0 ° C, o que criava alguns inconvenientes.
Barômetros de mercúrio modernos usam o princípio de Torricelli, mas são um pouco mais complexos. Por exemplo, um sifão barômetro é um longo tubo de vidro dobrado em um sifão e cheio de mercúrio. A extremidade longa do tubo é selada, a curta é aberta. Um pequeno peso flutua na superfície aberta do mercúrio, equilibrado por um contrapeso. Quando a pressão atmosférica muda, o mercúrio se move, arrastando consigo a bóia, que, por sua vez, aciona um contrapeso associado à flecha.
Barômetros de mercúrio são usados em laboratórios estacionários e estações meteorológicas. Eles são muito precisos, mas bastante volumosos, portanto, em casa ou condições de campo A pressão atmosférica é medida usando um barômetro sem líquido ou aneróide.
Em um barômetro sem líquido, as flutuações na pressão atmosférica são percebidas por uma pequena caixa redonda de metal com ar rarefeito em seu interior. A caixa aneróide tem uma fina parede de membrana corrugada, que é puxada para trás por uma pequena mola. A membrana incha para fora quando a pressão atmosférica cai e empurra para dentro quando sobe. Esses movimentos causam desvios da seta movendo-se ao longo de uma escala especial. A escala do barômetro aneróide está alinhada com o barômetro de mercúrio, mas ainda é considerado um instrumento menos preciso, pois com o tempo a mola e a membrana perdem a elasticidade.
